第三章 井口装置

钻井井口装置钻井井口装置，也称作顶部钻井安装，是钻井操作中非常重要的部分。

它位于井口上方，是钻井设备的主要接口，它可以控制井口上方和井下的深度，控制钻杆和钻头的进出，从而保证整个钻探过程的正常进行。

钻井井口装置的结构一个标准的钻井井口装置由数个主要部分组成：钻杆、旋转头、钻杆卡环、过滤器和负压福特管。

这些部件的主要功能是：钻杆钻杆是钻井井口装置的主要组成部分之一。

它通过旋转头与往返运动的钻头相结合完成钻井任务。

钻杆的尺寸和长度是根据钻井目的、地层条件和用途而定的。

常用的钻杆长度为9米、10米和12米，并且在使用之前需要进行定期检查和维护。

旋转头旋转头与钻杆配套使用，主要用于控制钻杆的旋转方向和速度。

它的作用是把车钩上的扭矩传递到钻杆，将旋转的力量传递到地面上。

钻杆卡环钻杆卡环是钻井井口装置的另一部分，也是钻杆支撑的重要组成部分。

钻杆卡环可以通过曲轴机构和手动装置来控制，它的作用是固定钻杆，从而控制钻杆的上下运动。

过滤器过滤器是防止钻井液污染和粘附钻杆的重要部分。

它是由许多网孔构成的筛子，当钻井液通过时，可将固体颗粒和泥沙过滤掉，保证钻井液的质量。

负压福特管负压福特管，也称作静荷福特管，用于控制钻井液在钻井井口上方的液位。

当液位高于正常水位时，负压福特管可以吸走多余的钻井液，从而保证井口的安全并避免钻井液溢出。

对钻井井口装置的重视钻井井口装置对钻井工作的质量和效率有着非常大的影响，如果钻井井口装置出现故障或操作不当，将会导致各种问题。

首先，如果钻井井口装置不稳定，可能会导致钻杆断裂或其他严重事故的发生。

其次，如果换杆或取杆不及时，将会导致钻井液污染，影响钻井效率和质量，甚至可能导致地层油层受到污染。

因此，正确操作钻井井口装置是非常重要的。

钻井工人必须经过专业培训才能掌握正确的操作技能，还要定期检查和维护钻井井口装置的各个部分，保持其稳定可靠运行。

结论钻井井口装置是钻井过程中不可缺少的部分。

它的正常运行不仅影响着钻井工作的质量和效率，还涉及到地下水资源的利用和保护问题。

第三节井口装置一、钢丝试井防喷装置在进行自喷井的机械式压力计和温度计测试或其他用钢丝下井的工具串施工时，例如高压物性取样，探液面等，作为压力的缓冲区和仪器通过井口的过渡区。

结构见图2－66。

（一）防喷管1.普通防喷管（1）结构（图2－66）（2）特点普通防喷管连接在自喷井采油树上方，清蜡闸门以上。

下端的螺纹10一般采用普通油管锥扣螺纹10一般采用普通油管锥扣螺纹。

平台2为一用角钢纹板制作的平台，供井口操作员站立在上面工作。

与防喷管结合部位有用卡箍和螺栓固定的，也有用插销固定的。

防喷管8常用普通油管或外加油管制作，材料为无缝钢管，长度可根据需要选用，一般制成2.0m或2.5m。

另外配备0.5m和1.0m的短节来作为加长调节。

绷绳环7用来固定拉向地面的绷绳，防止防喷管被拉倒。

特别在不使用地滑轮时，绷绳更为重要。

2.由壬连接的防喷管（1）结构（图2－67）（2）特点这种防喷管结构上的特点是：不用借助专门的工具即可连接、拆卸，密封性好。

由壬盖与由壬头之间，采用梯形螺纹。

必要时可以用一个专门的钩搬手，插入销孔6，压紧由壬，增加两节之间的稳定性。

搬运时加盖护盖。

防喷管在具体制作上又有几种不同形式。

见图2－68。

图中a类为较轻型的一种结构，价格也较便宜，防喷管体采用一般油管，两端用油管扣与由壬头和由壬密封头连接。

用磁粉探伤检查并进行水压试验。

b类为焊接结构，壁厚较a类为大，由壬结构相同。

对焊缝进行X射线探伤检查，并进行磁粉检验和水压试验。

c类为梯形扣连接，连接部位采用金属接触和胶圈双重密封，检验方法同a类。

d类为重型结构，防喷管与由壬头、由壬密封头及放空接头均做成一体，不论从耐压太刚性性能看，均较前几种要好。

以上几种结构根据生产公司的不同而又有所差异，例如有的由壬密封圈槽做在由壬头内壁上，如图2－69所示。

防喷管（包括由壬）在35MPa耐压范围时，公称直径，内径和外径的一般序列参见表2－16。

图2－66 钢丝试井防喷装置结构示意图图2－67 由壬连接防喷管典型结构图图2－68 不同结构的由壬连接防喷管图2－69 密封圈在内的壁的由壬在70MPa到140MPa，常做成1.0~2.5m之间。

第三章井口装置第一节概述井口装置是油气井最上部控制和调节油气生产的主要设备，包括套管头、油管头和采油(气)树三大部分，是悬挂井下油管柱、套管柱，密封油套管和两层套管之间的环形空间以控制油气井生产，回注(注蒸汽、注气、注水、酸化、压裂、注化学剂等)和安全生产的关键设备。

本章着重介绍采油树、阀门及辅助装置。

下图是井口装置结构：井口装置的作用1）连接井下的各层套管，密封各层套管环形空间，悬挂套管部分重量。

2）悬挂油管及下井工具，承挂井内的油管柱的重量，密封油套环形空间。

3）控制和调节油井生产。

4）保证各项井下作业施工，便于压井作业、起下作业等措施施工和进行测压、清蜡等油井正常生产管理。

5）录取油套压。

一、套管头套管头是在整个井口装置的最下端，是连接套管和各种井油管头的一种部件，用以悬挂技术套管和生产套管并确保密封各层套管间的环形空间，为安装防喷器和油管头等上部井口装置提供过渡连接，并通过套管头本体上的两个侧口，可以进行补挤水泥和注平衡液等作业。

1、型号表示方法套管头尺寸代号(包括连接套管和悬挂套管)是用套管外径的英寸值表示；本体间连接型式代号是用汉语拼音字母表示，F表示法兰连接，Q表示卡箍连接(图9-28)。

双级套管头表示方法见下图。

最大工作压力MPa上部悬挂套管尺寸代号，in中部悬挂套管尺寸代号，in下部悬挂套管尺寸代号，in连接套管尺寸代号，in本体连接型式代号套管头代号三级套管头表示方法2、结构型式分类套管头由本体、套管悬挂器和密封组件组成。

套管头按悬挂套管的层数分为单级套管头、双级套管头和三级套管头。

按本体间的连接形式分为卡箍式和法兰式。

按套管悬挂器的结构型式分为卡瓦式和螺纹式。

技本体的组合型式分为：a单体式：一个本体内装一个套管悬挂器。

单级套管头示意图1—油管头；2—套管头；3—套管悬挂器（卡瓦式）；4—悬挂套管；5—连接套管双级套管头示意图1—上部套管头；2—下部套管头；3—油管头；4—上部套管悬挂器（卡瓦式）；5—上部悬挂套管；6—下部套管悬挂器（卡瓦式）；7—下部悬挂套管；8—连接套管（表层套管）三级套管头示意图1—油管头；2一上部套管头；3—中部套管头；4—下部套骨头；5—上部套臂悬挂器(卡瓦式)；6—上部悬挂套管；7—中部套管悬挂器(卡瓦式)；8—中部悬挂套管；9—下部套管悬挂器(卡瓦式)；10—下部悬挂套管；11—表层套管b组合式：一个本体内装多个套管悬挂器。

井口装置（1）防喷器〃防喷器类型有：常规型闸板防喷器、手动单闸板电缆防喷器、手动带全封棒单闸板防喷器、手动多功能单闸板防喷器(带全封、半封、自封头)等〃驱动方式：手动、液动〃端部连接：法兰、栽丝〃工作压力：2000PSI、3000PSI、5000PSI〃公称通径：90mm、120mm、179.4mm〃产品生产依据：API 16A及相关规范液动双闸板防喷器手动双闸板防喷器手动带全封棒单闸板防喷器手动单闸板电缆防喷器（2）井口装置及采油树井口装置及采油树设备是油气开采的重要设备，由套管头、油管头、采油（气）树三部分组成，用来连接套管柱、油管柱，并密封各层套管之间及与油管之间的环形空间，并可控制生产井口的压力和调节油（气）井口流量，也可用于酸化压裂、注水、测试等特殊作业。

产品技术规范设计符合API SPEC6A规范的要求额定工作压力：2000-20000PSI额定温度级别：K、L、P、R、S、T、U、V产品材料级别：AA、BB、CC、DD、EE、FF产品规范级别：PSL1-PSL4性能要求级别：PR1、PR2适用介质：石油、天然气、泥浆等（3）套管头套管头、套管四通的套管悬挂器坐孔直座结构，坐挂台肩45度锥面，具有较好的承重能力。

〃根据需要可将套管头设计成整体式结构或分体式结构〃套管头与表层管的连接方式可为：焊接式、螺纹式、卡瓦式〃配用套管悬挂器结构型式：卡瓦式、螺纹式（芯轴式）〃侧出口的连接方苣有：螺纹式、栽丝法兰式、法兰式〃套管头、套管四通的底部设有套管二次密封机构和密封测试口（4）油管头油管头的油管悬挂器挂孔为直座式结构。

坐挂台肩为45度锥面，具有较好的承截能力。

〃侧出口为栽丝法兰式，并设有VR螺纹，以便于换阀作业〃底部法兰设有生产套管的二次密封机构和密封测试口〃油管头及油管头异径接头可进行电缆直接穿越或电缆穿越器整体穿越，并可设控制管线接口〃油管头可根据需要设置背压螺（5）采油树采油树是油（气）井生产作业中控制井口压力和调节油（气）井流量的重要装置〃可根据需要设计成普通型或整体式结构〃可配备气（液）动安全阀〃可为单翼式或双翼结构型式〃根据需要，配用节流阀可选固定式或可调式两种结构（6）注水井口主要技术规范〃额定工作压力：2000-5000PSI〃公称通径：2 9/16"〃额定温度级别：L.U(-46度～+121度)〃产品材料级别：AA～EE〃总体连接方式：法兰、卡箍〃配用阀门类型：平板闸阀、楔式闸阀（7）热采井口该井口装置是稠油开采的必备专用装置，适用于蒸汽吞吐，蒸汽驱作、热水循环开采烷基和环烷混合基原油的作业，也适用于一般采油作业。

钻井井控实施细则新版3-5章第三章井控装置的安装、试压和使用第十九条井控装置的安装（一）井口装置1.防溢管一律采用两半式法兰密封连接。

其直径应比所用套管加大一级，管内不应有台肩。

2.防喷器每次安装完毕后，应校正井口、转盘、天车中心线，其偏差不大于10mm。

用直径16mm钢丝绳和正反螺丝在井架底座的对角线上固定绷紧。

3.具有手动锁紧机构的闸板防喷器应安装手动操作杆，靠手轮端应支撑牢固，操作杆中心线与锁紧轴之间的夹角不大于30°，挂牌标明开、关方向和圈数。

手轮离地高度超过2m，其下方应安装操作台。

4.安装完后，绘制井口装置示意图，图中应标注各半封闸板和剪切闸板距转盘面的距离。

5.远程控制台（1）安装在面对井架大门左侧、距井口不少于25m的专用活动房内，距放喷管线应有1m以上距离，10m范围内不应堆放易燃、易爆、腐蚀物品。

（2）控制管汇安放并固定在管排架内，管排架与放喷管线应有一定的距离，车辆跨越处应装过桥盖板，不应在管排架上堆放杂物和以其作为电焊接地线或在其上进行焊割作业。

（3）总气源应与司钻控制台气源分开连接，并配置气源排水分离器，不应强行弯曲和压折气管束，气源压力保持在0.65MPa～1.00MPa。

（4）电源应从总配电板处直接引出，用单独的开关控制，并有标识。

（5）非工作状态下，液压油油面距油箱顶面200mm；工作状态下，液压油油面距油箱底面不小于200mm。

气囊充氮压力7.0MPa±0.7MPa。

（6）蓄能器压力17.5MPa～21.0MPa，环形防喷器压力8.5MPa～10.5MPa，管汇压力10.5MPa±1.0MPa，并始终处于工作压力状态。

（7）各控制阀的操作手柄应处于与控制对象工作状态相一致的位置。

控制剪切闸板的三位四通阀应安装防误操作的防护罩和定位销，控制全封闸板的三位四通阀应安装防误操作的防护罩。

（8）半封闸板防喷器的控制液路上均应安装防提安全装置，其气路与防碰天车气路并联。

附件1钻井井控规定目录第一章总则•第二章井控设计•第三章井控装置的安装、试压、使用和管理•第四章钻开油气层前的准备和检查验收•第五章油气层钻井过程中的井控作业•第六章防火、防爆、防硫化氢措施和井喷失控的处理•第七章井控技术培训•第八章井控管理•第九章附则附录：1. 井口装置组合图2. 关井操作程序3. 顶驱钻机关井操作程序4.防喷演习记录表格式5. 坐岗记录表格式6.钻开油气层检查验收证书格式7.集团公司钻井井喷失控事故信息收集表第一章总则第一条为了深入贯彻《安全生产法》、《环境保护法》，进一步推进集团公司井控工作科学化、规化，提高集团公司井控管理水平，有效预防井喷、井喷失控、井喷着火事故的发生，保证人民生命财产安全，保护环境和油气资源不受破坏，特制定本规定。

第二条各油气田应高度重视井控工作，认真贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，高度树立“以人为本”的理念，坚持“井控、环保，联防联治”的原则，严格细致，常抓不懈。

第三条井控工作是一项系统工程，油气田（管理局或勘探局、油气田公司）的勘探开发、钻井工程、质量安全环保、物资装备和教育培训等部门必须高度重视。

第四条井控工作包括井控设计、井控装备、钻井与完井过程中的井控作业、井控技术培训以与井控管理等。

第五条本规定适用于陆上石油与天然气井钻井。

第二章井控设计第六条井控设计是钻井地质和钻井工程设计的重要组成部分，各油田地质、工程设计部门要严格按照井控设计的有关要求进行井控设计。

第七条地质设计书中应明确所提供井位符合以下条件：油气井井口距离高压线与其它永久性设施不小于75m；距民宅不小于100m；距铁路、高速公路不小于200m；距学校、医院、油库、河流、水库、人口密集与高危场所等不小于500m。

若安全距离不能满足上述规定，由油（气）田公司与管理（勘探）局主管部门组织相关单位进行安全评估、环境评估，按其评估意见处置。

含硫油气井应急撤离措施参见SY/T 5087有关规定第八条进行地质设计前应对井场周围一定围的居民住宅、学校、厂矿（包括开采地下资源的矿业单位）、国防设施、高压电线、水资源情况和风向变化等进行勘察和调查，并在地质设计中标注说明；特别需标注清楚诸如煤矿等采掘矿井坑道的分布、走向、长度和距地表深度；江河、干渠周围钻井应标明河道、干渠的位置和走向等。

完井工程课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解完井工程的基本概念、工艺流程及重要性；2. 掌握完井工程中井筒、井身结构及井口装置的设计原理；3. 了解完井工程涉及的钻井液、固井、射孔等关键技术及其作用；4. 掌握完井工程中常见问题及解决方法。

技能目标：1. 能够运用所学知识分析完井工程中的实际问题，提出合理的解决方案；2. 能够独立完成井筒、井身结构及井口装置的设计；3. 能够运用钻井液、固井、射孔等技术进行完井施工；4. 能够通过查阅资料、实地考察等方式，了解完井工程领域的新技术、新方法。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对完井工程领域的兴趣，激发学生探索精神；2. 增强学生的团队合作意识，培养沟通、协作能力；3. 培养学生严谨、负责的工作态度，提高学生的工程素养；4. 增强学生对我国石油工业的认识，激发学生的爱国情怀。

课程性质：本课程为专业核心课程，旨在帮助学生掌握完井工程的基本理论、方法和技术，培养学生解决实际问题的能力。

学生特点：学生具备一定的石油工程基础知识，对完井工程有一定了解，但缺乏系统学习和实践经验。

教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的动手能力和创新能力。

通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，为我国石油工业培养高素质的技术人才。

二、教学内容1. 完井工程概述：介绍完井工程的基本概念、发展历程、重要作用及未来发展趋势。

教材章节：第一章 完井工程概述内容：完井工程定义、历史与发展、完井工程在石油开发中的地位与作用。

2. 井筒与井身结构设计：讲解井筒、井身结构的设计原理及方法。

教材章节：第二章 井筒与井身结构设计内容：井筒结构、井身结构设计原理、设计方法、常见问题及解决措施。

3. 井口装置及其设计：介绍井口装置的组成、工作原理及设计方法。

教材章节：第三章 井口装置及其设计内容：井口装置的组成、工作原理、设计原则及方法。

4. 钻井液与固井技术：讲解钻井液、固井技术及其在完井工程中的应用。

完井井口装置组成一、完井井口装置组成完井井口装置呀，那可真是个超有趣的东西呢！它就像井口的小管家，由好多部分组成呢。

（一）套管头这可是井口装置很重要的一部分哦。

它主要的作用就是用来支撑后续的井口装置，就像盖房子打地基一样重要呢。

套管头要把不同层次的套管连接和密封起来，确保井下的套管能够稳稳地固定在井口。

要是没有它，井下的套管就可能会晃来晃去，那可就乱套啦。

（二）油管头油管头也很关键哦。

它是连接油管和套管头的部件。

它能够为油管提供悬挂的地方，让油管可以乖乖地待在井口那里。

而且呀，它还能密封油管和套管之间的环形空间，防止油、气、水这些东西乱串。

就像给油管和套管之间的小缝隙安了个守门员，可厉害啦。

（三）采油（气）树这个部分就比较复杂和有趣啦。

1. 它有很多的阀门呢。

像总闸门，这个闸门就像一个大管家，控制着整个井口的开关。

如果要进行采油或者采气作业，这个闸门就得好好地配合，打开或者关闭。

2. 还有生产闸门，这是专门用来控制油或者气从油管流到地面的通道的阀门。

它要是出问题了，油和气就不能顺利地来到地面，就像堵车了一样。

3. 节流阀也很重要。

它可以调节油或者气的流量。

如果流量太大，可能会对设备造成损害，节流阀就可以让流量变得刚刚好。

4. 采油（气）树还有压力表，这个压力表就像一个小医生，随时告诉我们井口的压力情况。

如果压力不正常，那就可能是井下或者井口装置的某个地方出问题了，我们就得赶紧检查。

完井井口装置的这些组成部分呀，每个都有自己的任务，它们就像一个团队一样，相互配合，共同完成油井和气井的开采工作呢。

要是其中一个部件偷懒或者出问题了，整个开采工作就会受到影响。

所以我们得好好地了解它们，爱护它们，这样才能让油井和气井顺利地工作，给我们带来更多的能源呀。

井下作业井口装置工作原理井下作业井口装置工作原理，听起来是不是有点儿高大上？其实呢，说白了，它就是一个帮助我们从地下挖油或者天然气的“神奇机器”。

你可以想象它是一个很厉害的“门神”，负责把井下的资源给“提”到地面上来，保证一切顺利。

好比你在地下挖宝，找到了珍贵的矿藏，这个井口装置就是你上交宝物的“传送门”！不过说实话，虽然它听起来有点神秘，但其实原理并没有那么复杂，今天我就带你一起轻松了解一下。

咱们得知道，这个井口装置可不只是一个简单的“口子”。

它的工作可复杂多了！它不仅仅是井下和地面之间的一个连接点，还是整个井下作业系统中的一个重要环节。

可以说，它是井下作业的“心脏”。

井下的油、气通过管道传输到井口装置这里，然后经过一系列的处理和控制，最终被送到地面。

说到这里，可能你就明白了，这个装置其实就像是个大管道的“开关”一样，调控着资源的流动，决定着它们能不能顺利上岸。

井口装置之所以如此重要，是因为它负责着井下作业的安全性。

想想看，井下压力高、温度高，环境又非常恶劣，一不小心，整个人都可能“栽”进去。

所以，这个井口装置不仅要具备承受高压的能力，还要能够对井下的各种危险信号做出反应。

这就好比你在一个超级危险的环境中开车，得时刻关注仪表盘上的每一个小指示灯，稍有异常，立马调整方向。

井口装置具体是怎么工作的呢？其实也没什么复杂的，咱们就从它最基本的几个部件讲起。

首先是井口的防喷器。

听起来是不是有点“硬核”？其实它就是一个“防爆炸”的装置。

井下压力一旦升高，井口防喷器就会启动，封住井口，防止油气喷出，避免发生意外。

你可以把它想象成一个超级强力的“压缩机”，将井口的压力控制在安全范围内，避免发生爆炸或者泄漏。

然后就是井口装置中的控制系统了。

你想，这么复杂的井下作业，怎么可能没有“智脑”？这个控制系统就像是一个调度中心，能够实时监测井下的各种状况，并根据这些数据自动调整井口装置的工作状态。

要是井下发生任何变化，系统会立即报警，操作人员可以根据这些信息做出及时反应。